Dans une étude récente publiée dans la revue Nature Reviews Bio-ingénierieles chercheurs explorent divers aspects des nanomédicaments immunorégulateurs contre les maladies respiratoires.
Étude: Nanomédecine immunorégulatrice pour les infections respiratoires. Crédit d’image : mi_viri/Shutterstock.com
Sommaire
Maladies respiratoires et immunothérapeutiques
Les infections respiratoires sont l’une des principales causes de mortalité et de morbidité à l’échelle mondiale. De plus, ces maladies affectent considérablement l’économie mondiale, le développement social et les systèmes de santé.
Les maladies respiratoires sont causées par divers virus, bactéries et champignons pathogènes, dont les plus notables comprennent le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS), la grippe H1N1, le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV), le SRAS-CoV-2, les maladies pulmonaires. aspergillose, tuberculose et pneumonie bactérienne.
La vaccination et l’immunothérapie sont des stratégies immunitaires efficaces pour prévenir et traiter les maladies respiratoires infectieuses. Ces traitements immunorégulateurs manipulent les fonctions thérapeutiques du système immunitaire, car la vaccination stimule l’immunité adaptative pour se protéger contre les infestations pathogènes.
Il existe différents types de vaccins basés sur des stratégies de développement différentielles, tels que les agents pathogènes entièrement inactivés, les agents pathogènes vivants atténués, les vecteurs bactériens recombinants, les vecteurs viraux recombinants, les peptides synthétiques, l’ADN et l’acide ribonucléique messager (ARNm).
Généralement, les vaccins sous-unitaires ont une immunogénicité limitée, car ils contiennent moins d’antigènes, ce qui les empêche de produire une protection immunitaire significative contre l’agent pathogène. Récemment, SPIKEVAX et COMIRNATY, qui sont tous deux deux nanovaccins, ont reçu l’approbation de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour la prévention de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Les traitements par anticorps sont efficaces pour traiter les infections virales à un stade précoce. De plus, des molécules immunopotentiatrices, telles que les récepteurs Toll-like et des molécules modulatrices de l’inflammation, notamment l’interleukine-1 (IL-1) ou les antagonistes des récepteurs de l’IL-6, sont utilisées pour traiter les maladies respiratoires. Ces stratégies sont associées à des défis translationnels qui conduisent à une réduction des titres d’anticorps dans le plasma au fil du temps et à une efficacité thérapeutique insignifiante en raison de mutations virales.
Nanomédicaments basés sur différents nanoporteurs
Les nanomédicaments sont conçus pour améliorer les résultats thérapeutiques des médicaments, principalement en améliorant leur capacité de chargement et de libération, ce qui améliore leurs propriétés pharmacocinétiques. Les peptides, les micelles, les membranes cellulaires, les vésicules extracellulaires, les liposomes et les polymères peuvent être conçus comme nanoporteurs. Un nanoporteur peut réguler l’environnement immunologique pour un traitement efficace des maladies respiratoires.
Les nanoparticules ionisables (iLNP) sont couramment utilisées pour délivrer l’ARNm, car elles protègent ce matériel génétique contre la liaison non spécifique aux protéines. Ce nanoporteur est électriquement presque neutre et l’ARNm chargé négativement est chargé dans des conditions de pH acide. La technique de nébulisation est utilisée pour délivrer efficacement les ARNm de l’iLNP vers les poumons.
Les polymères cationiques sont utilisés pour délivrer de l’acide nucléique à des fins thérapeutiques ; cependant, cette technique est rarement utilisée en milieu clinique en raison du risque de toxicité observé in vivo. Une étude récente a révélé qu’un nanosupport contenant de la polyéthylèneimine (PEI) a été utilisé pour administrer un vaccin à ADN plasmidique par voie intranasale pour la prévention et le traitement du COVID-19.
La protamine est une petite protéine chargée positivement et riche en arginine. Cette protéine est utilisée pour délivrer l’ARNm pour la vaccination prophylactique contre les maladies respiratoires causées par les virus grippaux A H1N1, H3N2 et H5N1. Des structures organométalliques à base de zirconium (Zr) fonctionnalisé par polycation et des nanoparticules d’or décorées d’ADN ont également été explorées pour la délivrance d’ARNm.
Système immunitaire régulé par les nanomédicaments
Une réponse inflammatoire locale survient lors d’une infection pulmonaire si les macrophages alvéolaires ne parviennent pas à contrôler la croissance pathogène. Initialement, les cellules épithéliales alvéolaires sont activées par la reconnaissance de modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP).
Les macrophages, les cellules épithéliales alvéolaires activées et d’autres cellules immunitaires sécrètent des cytokines pro-inflammatoires pour amener davantage de cellules immunitaires dans les tissus pulmonaires infectés. Dans certains cas, la production massive de cytokines pro-inflammatoires et d’oxyde nitrique synthase inductible (iNOS) provoque un syndrome de réponse inflammatoire agressive, pouvant entraîner de graves infections respiratoires, voire la mort.
Les nanomédicaments immunorégulateurs peuvent améliorer l’efficacité thérapeutique en bloquant les voies de signalisation pro-inflammatoires et en inhibant l’entrée des virus. Les nanomédicaments peuvent moduler les cellules immunitaires hyperactivées et éliminer les molécules immunitaires non sollicitées. Les nanothérapeutiques peuvent également inhiber la fonction des neutrophiles en régulant à la baisse les anions superoxydes, supprimant ainsi l’élastase des neutrophiles et bloquant la signalisation de l’intégrine β2, ce qui contribue à réduire l’inflammation pulmonaire persistante.
La taille des nanoparticules affecte la désactivation des neutrophiles. Par exemple, les petites nanoparticules chargées d’acide oléique présentaient une plus grande désactivation des neutrophiles en supprimant la production d’anions superoxydes et d’élastase des neutrophiles. En comparaison, les nanoparticules plus grosses s’accumulent dans les tissus pulmonaires sans atténuer l’infection pulmonaire.
Conclusions
Plusieurs études ont montré que l’application de stratégies de régulation immunitaire pourrait améliorer considérablement la prévention et le traitement des maladies respiratoires infectieuses. Une application efficace des nanoparticules, en particulier pour l’administration de médicaments, peut améliorer considérablement l’issue des maladies.
Les nanovaccins peuvent activer les réponses des lymphocytes B et T et peuvent être facilement modifiés en fonction de nouvelles mutations virales. Des nanovaccins inhalables peuvent également être développés pour délivrer des antigènes directement dans les poumons ; cependant, ces vaccins doivent être équipés pour surmonter les barrières du système muqueux.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer le profil d’innocuité de ces vaccins et leur éventuelle distribution dans le système nerveux central. À l’avenir, l’intelligence artificielle pourra être utilisée pour sélectionner et concevoir des molécules d’antigènes pour le développement de nanovaccins efficaces.
